【正文】 功能，來(lái)向虛擬機(jī)熱添加虛擬 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，使應(yīng)用程序能無(wú)縫擴(kuò)展。除了 ESX， VMware還推出了精簡(jiǎn)版的 ESXi， ESXi與 ESX的最大 區(qū)別在于其去除 Service Console。下面相應(yīng)章節(jié)的內(nèi)容就是相應(yīng)的技術(shù)論證闡述 . VMWare 簡(jiǎn)介 VMware vSphere v4是 VMWARE VMware Infrastructure 新的產(chǎn)品名稱，主要可被為兩部分：其一是 VMM（ 虛擬化管理器）部分， VMware ESX 4，其二是用于整合和管理 VMM的 VMware vCenter。 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) ? 服務(wù)器：購(gòu)買的 x86服務(wù)器所使用的 Intel/AMD芯片，必須支持 IntelVT或者 AMDV 硬件虛擬化技術(shù)。 ? Hypervisor 層： 這一層劃分層三個(gè)小層次： ： 此層的虛擬化技術(shù)的性能最好 ； 1 Hypervisor(no Host OS) 層 (也可認(rèn)為是 FullVirtual層 )： 此層的虛擬化技術(shù)的性能也非常好 。 總結(jié) 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。因 為這種方式的相關(guān)細(xì)節(jié)較多，所以會(huì)在后文進(jìn)行深入分析。 全虛擬化 ：通過(guò)模擬 I/O設(shè)備（磁盤和網(wǎng)卡等）來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化。 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) 子頁(yè)表交給 MMU進(jìn)行地址轉(zhuǎn)換。在實(shí)現(xiàn)方面， VTX支持 兩種處理器工作方式：第一種稱為 Root模式（ Operation）， VMM運(yùn)行于此模式，用于處理特殊指令，另一種稱為 NonRoot模式（ Operation）， Guest OS運(yùn)行于此模式，當(dāng)在 NonRoot 模式 Guest執(zhí)行到特殊指令的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)切換到運(yùn)行于 Root模式 VMM，讓 VMM來(lái)處理這個(gè)特殊指令。優(yōu)先級(jí)壓縮能讓 VMM和 Guest運(yùn)行在不同的特權(quán)級(jí)下，對(duì) X86架構(gòu)而言，就是 VMM運(yùn)行在特權(quán)級(jí)最高 Ring 0下， Guest的 內(nèi)核代碼運(yùn)行在 Ring 1下， Guest的 應(yīng)用代碼運(yùn)行在 Ring 3下。更困難的是，上面所提出的問(wèn)題只是 X86虛擬化所需要面對(duì)的問(wèn)題的一小部分而已，還有許許多多的問(wèn)題還未涉及。 ? 必須支持一種內(nèi)存保護(hù)機(jī)制來(lái)保證多個(gè)虛擬機(jī)之間在內(nèi)存方面的隔離，例如段保護(hù)或頁(yè)保護(hù)。 ? 高效性，絕大 多數(shù)的客戶機(jī)指令應(yīng)該由硬件直接執(zhí)行而無(wú)需 VMM的 參與。 缺點(diǎn)： 對(duì) Guest OS的型 號(hào)和版本有限定 。 操作系統(tǒng)級(jí)虛擬化 （ Operating System Level Virtualization） 簡(jiǎn)介： 這種技術(shù)通過(guò)對(duì)服務(wù)器操作系統(tǒng)進(jìn)行簡(jiǎn)單地隔離來(lái)實(shí)現(xiàn)虛擬化 。 現(xiàn)在市面上的主流全虛擬化和半虛擬化產(chǎn)品都支持硬件輔助虛擬化，包括 VirtualBox， KVM， VMware ESX和 Xen. 優(yōu)點(diǎn)： 通過(guò)引入硬件技術(shù)，將使虛擬化技術(shù)更接近物理機(jī)的速度。 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)： 這種模式和全虛擬化相比，架構(gòu)更精簡(jiǎn)，而且在整體速度上有一定的優(yōu)勢(shì)。 未來(lái)：因?yàn)槭褂眠@種模式，不僅 Guest OS免于修改，而且 將通過(guò)引入硬件輔助虛擬化技術(shù)來(lái)提高其性能，并且 Intel(IntelVT 技術(shù) )和 AMD(AMDV Pacifica 技術(shù) )在芯片中的技術(shù)改良大大提升了此種虛 擬化的性能 。這 種方式是業(yè)界現(xiàn)今最成熟和最常見(jiàn)的，而且屬于 Hosted 模式和 Hypervisor 模式的都有，知名的 產(chǎn)品有IBM CP/CMS， VirtualBox， Xen， KVM， VMware Workstation和 VMware ESX（它在其 ，被改名 為 VMware vSphere） 。固件開發(fā)人員可以使用目標(biāo)硬件 VM 在仿真 環(huán)境中對(duì)自己的實(shí)際代碼進(jìn)行驗(yàn)證，而不需要等到硬件實(shí)際可用的時(shí)候。 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) – ? 20202020年：微軟發(fā)布 HyperV – 20202020年：大量的虛擬化管理工具出現(xiàn) ? 2020 – VMware 發(fā)布 vSphere – Microsoft 發(fā)布 : ? WS08 R2 HyperV (LiveMigration) ? HyperV paravirtualized code （半虛擬化機(jī)制代碼） 向 Linux 社區(qū)發(fā)布 – KVM 開始變成能夠?qū)嵤┖涂尚械摹? – 2020年， Xen 問(wèn)世 ? Xen 源自于英國(guó)劍橋大學(xué)，從此在 x86虛擬化 領(lǐng)域方面， VMWare 遇到了一個(gè)非常強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手也促進(jìn)了 VMWare的發(fā)展 ? 2020 年 Xen 被 Citrix 收購(gòu)用于 Citrix 在云計(jì)算領(lǐng)域中與 VMWare 競(jìng)爭(zhēng)的利器。 服務(wù)器虛擬化技術(shù)的歷史 ? 20世紀(jì) 60年代 和 70年代 – IBM S/360 主機(jī)問(wèn)世并推出了第一代虛擬化技術(shù) ,它是第一個(gè)完全由硬件(例如 CPU)就直接支持的虛擬化技術(shù)（ Hardware Virtualization Virtual Machine），通過(guò)硬件（ CPU）提供的虛擬化技術(shù)就直接可以把一臺(tái)物理機(jī) 器虛擬化成多臺(tái)邏輯機(jī)器 . – 1967 年 IBM S/36040 推出了 CP/CMS fully Virtualized 虛擬化 – 1972 年 IBM OS/370 主機(jī)推出了 CP67 半虛擬化技術(shù)（ Paravirtualized ） ? 20世紀(jì) 80年代 20世紀(jì) 90年代：這個(gè)年代是虛擬化技術(shù)的沉寂期；此期間是 C/S架構(gòu)模型和分布式計(jì)算資源的時(shí)代 。服務(wù)器整合不僅能減低硬件，能源和場(chǎng)地等開支，還能極大地簡(jiǎn)化 IT架構(gòu)的復(fù) 雜度。 ? Hosted（托管） VM，它 運(yùn)行在物理機(jī)的操作系統(tǒng)上，雖然其本身性能不如 Hypervisor（因 為它和硬件之間隔了一層 OS），但是其安 裝和使用非常方便，而且功能豐富，比如 支持三維加速等特性，常用于桌面應(yīng)用，也被稱為“ Type 2” 。通過(guò)虛擬化可以對(duì)包括基礎(chǔ)設(shè)施，系統(tǒng)和軟件等計(jì)算機(jī)資源的表示，訪問(wèn)和管理進(jìn)行簡(jiǎn)化，并為這些資源提供標(biāo)準(zhǔn)的接口來(lái)接受輸入和提供輸出。 文檔修改歷史 日期 修改記錄 版本 作者 2020520 2020521 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 第 2 頁(yè) 共 31 頁(yè) 文檔說(shuō)明 本文檔 只能做為一個(gè)參考 。 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1 x86服務(wù)器虛擬化技術(shù) 虛擬化（ Virtulization）是表示 計(jì)算機(jī)資源的抽象方法。 VMM主要有 兩種形式： ? Hypervisor VM，它直接 運(yùn)行在硬件（ Bare Metal/native）上面，提供接近于物理機(jī)的性能，并在 I/O上面做了特 別多的優(yōu)化，主要用于服務(wù)器類的應(yīng)用，也被稱為“ Type 1” 。現(xiàn)有普遍的整合率在 1： 8左右，也就是使用 這些軟件能將原本需要八臺(tái)物 理機(jī)的工作量整合到一臺(tái)物理機(jī)上。 ? 加快應(yīng)用部署，通過(guò)引入虛擬化應(yīng)用發(fā)布格 式 OVF（ Open Virtualization Format），不 僅能使第三方應(yīng)用供應(yīng)商更方便地發(fā)布應(yīng)用，而且使系統(tǒng)管理員非常簡(jiǎn)單地部署這個(gè)應(yīng)用（大多數(shù)情況下只要輕輕一個(gè)點(diǎn)擊就可以完成整套部署工作）。 ? 20202020 – PowerVM ： IBM 在 Power 架構(gòu)體系上的虛擬化技術(shù)，它是 以 Paravirtualized為核心， Hardware Virtualized 為輔助的虛擬化技術(shù)；它基本上不與 x86體系架構(gòu)下的虛擬化技術(shù)不形成競(jìng)爭(zhēng)者關(guān)系，它在 risc芯片體系的虛擬化技術(shù)獨(dú)一無(wú)二，性能最強(qiáng)、功能最強(qiáng) ，它的功能和性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò) x86體系架構(gòu)下的任 何一個(gè)虛擬機(jī)技術(shù) 。 – 2020年 10月： KVM出現(xiàn) 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。 優(yōu)點(diǎn)： Guest OS無(wú)需修改，而且非常適合用于操作系統(tǒng)開發(fā)，也利于進(jìn)行固件和硬件的協(xié)作開發(fā)。 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) 全虛擬化（ Full Virtulization） 簡(jiǎn)介： 主要是在客戶操作系統(tǒng)和硬件之間捕捉和處理那些對(duì)虛擬化敏感的特權(quán)指令，使客戶操作系統(tǒng)無(wú)需修改就能運(yùn)行，速度會(huì)根據(jù)不同的實(shí)現(xiàn)而不同，但大致能滿足用戶的需求。 但是基于Hypervisor 模式 的 全 虛擬產(chǎn)品性能方面 表現(xiàn)較好。 虛擬化技術(shù)介紹 R 未經(jīng) IBM 書面許可，請(qǐng)勿擴(kuò)散到第三方 。硬件輔助虛擬化技術(shù)常用于優(yōu)化全虛擬化和半虛擬化產(chǎn)品，而不是獨(dú)創(chuàng)一派，最出名的例子莫過(guò)于 VMware Workstation，它 雖然屬于全虛擬化，但是 在它的 版本中引入了硬件 輔助虛擬化技術(shù)，比如 Intel的 VTx和 AMD的 AMDV。 未來(lái)： 因?yàn)橥ㄟ^(guò)使用硬件技術(shù)不僅能提高速度，而且能簡(jiǎn)化虛擬化技術(shù)的架構(gòu)，所以硬件技術(shù)將會(huì)被大多數(shù)虛擬化產(chǎn)品所采用 ，以提高 Xen、 KVM、 VMWare這些虛擬化技術(shù)的性能和簡(jiǎn)化架構(gòu)。 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) 優(yōu)點(diǎn)： 因?yàn)樗菍?duì)操作系統(tǒng)進(jìn)行直接的修改，所以實(shí)現(xiàn)成本低而且性能不錯(cuò)。 ? 可控性， VMM（ 虛擬化管理器）對(duì)系統(tǒng)資源有完全的控制能力和管理權(quán)限，包括資源的分配，監(jiān)控和回收。 ? 敏感指令（對(duì)系統(tǒng)資源配置有影響的指令）都是特權(quán)指令（不允許用戶直接使用的指令）。也就是說(shuō)，當(dāng)虛擬機(jī)執(zhí)行到這些敏感指令的時(shí)候，很有可能出現(xiàn)錯(cuò)誤，將會(huì)影響到整個(gè)機(jī)器的穩(wěn)定。 全虛擬化 ：主要采用優(yōu)先級(jí)壓縮（ Ring Compression）和二 進(jìn)制代碼翻譯技術(shù)（ Binary Translation） 這兩個(gè)技術(shù)。 這是 VMWare最大的特點(diǎn) 半虛擬化 ：其通過(guò)修改 Guest OS的代 碼，使其將那些和特權(quán)指